| 研究課題/領域番号 |
17K05945
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
伊藤 和明 山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (80250950)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 低分子ゲル化剤 / 糖誘導体 / 長鎖アルキル基 / アミド基 / ハンセン溶解度パラメータ / ハロゲン化有機溶媒 |
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| 研究実績の概要 |
ハロゲン化有機溶媒は優れた溶解性をもつことから電子材料，医薬品など様々な化学工業製品の開発に大量に利用されている。一方で，高い毒性をもつことからその取扱いには注意が必要である。そのため，簡便なハロゲン化有機溶媒の分離剤・回収剤の開発が望まれている。本研究課題は、簡便かつ安価に合成できる低分子ゲル化剤を用いたハロゲン化溶剤の流出防止剤と分離・回収剤の開発である。先に開発した一連の化合物群の分子構造の最適化により漏洩防止剤や分離・回収剤として利用可能な低分子ゲル化剤の開発を検討することを目的としている。先に開発したゲル化剤分子構造について，中の糖部位と長鎖アルキル基をもつ脂溶性部分との架橋部位であるエチレンジアミン部位を，ヒドラジンおよびヘキサメチレンジアミンに置き換えた誘導体を合成し、合成した化合物のゲル化能を３０種類の有機溶媒を用い検討してきたが十分な改善が得られていなかったが，当該年度では，連結部位に新たにアミド基を導入した新規ゲル化剤を開発したところ，著しいゲル可能の向上が認められた。今回開発した低分子ゲル化剤は，没食子酸と糖部位とをエチレンジアミンとβ―アラニンを介して連結することで，分子間水素結合に重要なアミド基の増加とともに，二つのジメチレン鎖の導入による適度な自由度が最適な分子間水素結合の配置を可能したことが起因したものと推測される。ハロゲン化有機溶媒に対するゲル可能評価では，たとえば，従来のゲル化剤では，クロロホルムなどに対して，4倍～10倍程度のゲル可能の向上を実現することができた。そのため流出防止剤への応用展開が可能になるものと思われる。このように連結部へのアミド基導入という分子構造の最適化が極めて有効であることを見出した。今後は，混合溶媒分離や，さらなる構造の最適化に向けた検討を行い機能性の向上を実現する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
低分子ゲル化剤における臨界ゲル化濃度の改善には，自己集合過程における異方的な分子間相互作用の導入が有効であることが知られている。そので，糖部位と長鎖アルキル基間の連結に複数のアミド基を導入した新規なゲル化剤の合成を行い，そのハロゲン化有機溶媒に対するゲル可能を検討したところ，たとえば，クロロホルムに対する臨界ゲル化濃度は，4.5 mg/mlであったのが1.2 mg/mlへとおおよそ4倍の能力の向上が認められ，トリクロロエチレンでは，11 mg/mlが0.8 mg/mlへと14倍程度の改善が認められた。また，従来のゲル化剤ではゲル化が困難であったとジクロロメタンやo-ジクロロベンゼンに対しても臨界ゲル化濃度0.8 mg/mlと極めて良好な結果を得ることができた。
この機能性改善の起源を明らかにするため，温度可変および濃度可変の1H-NMRおよびIR, CDスペクトル測定を行い，分子間水素結合形成がゲル可能改善に大きく寄与していることが明らかとなった。さらに，Hansen溶解度パラメータ(HSP)を用いた解釈においても，ゲル化試験の結果を基にHansen球を求め，その中心位置から各溶媒のHSP値との差分よりゲル形成の推進力を推測すると，ゲル化試験および機器分析から得られた結果と同様に，ゲル化剤間の分子間水素結合が極めて重要な役割を演じていることが示された。
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| 今後の研究の推進方策 |
今回得られた知見として，糖部位と長鎖アルキル基間への複数のアミド基の導入に伴い，ハロゲン化有機溶媒に対するゲル可能の改善を認めることができた。この知見をもとに，アミノ酸の一つであるL-リシンを連結部位へ導入することで，より複数のアミド基の導入が可能になり，機能性の向上が期待できることから合成を検討する。また，L-リシン末端のアミノ基への糖の導入により，ゲル化剤分子構造中の糖部位の割合が大きく増大したゲル化剤の調整が可能となる。糖部位の増大は，アルコール性水酸基による水素結合形成が可能であることから，分子集合体形成において特異な機能性や，ゲル化溶媒選択性など新たな機能性発現に寄与する可能性があることから合成を検討する。また，長鎖アルキル基によるファンデルワールス力による分子間のバンドル化も繊維状会合体形成においては重要な因子であることら，導入する長鎖アルキル基の数を増大したアリルエーテル型デンドロン構造を導入した化合物の合成を検討する。これら新規に合成したゲル化剤のゲル化能のスクリーニングおよび、混合溶媒系や混合ゲル化能を用いたける可能能評価とそのゲル構造と理論的な解釈について検討を行い，最適構造に関する知見を得る。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
複数の備品購入の際に差額分が生じたためである。来年度は、複数の備品購入の際などに注意を払う。
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